装配式建筑工程设计分析

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目前，随着人民生活水平的提高，对建筑的各项功能都有了新的要求，因此，在建筑设计时，要满足人们的需要，适应时代的发展，灵活运用装配式设计，达到降低污染、节约资源、提高效率的目的。装配式建筑结构设计需要设计师充分运用自己的思想和创造力，在建筑结构设计时要综合考虑场地地质、抗震设防等各种因素，并将外部环境因素纳入设计方案。

1装配式建筑的主要特征

装配式建筑是由各个不同的构件共同组合而成（如图1所示），在施工周期和成本方面有着较大优势，装配式建筑工程的特征具体体现在以下几个方面：（1）标准化生产。按照建筑结构特点，根据方便生产、装配等原则，将其分解为各种构件（如墙、梁、板等），并画出建筑物的分割图表。在同一类型的构件中，应尽可能地将构件的截面尺寸、配筋等统一为一种或多种形式，对各构件的节点进行定位，并绘出构件图，以方便生产、安装和质量管理。（2）设计多样性。以往的房屋多为承重墙、小开间的形式，不能将所有的区域都分割开来。而在装配式建筑中，大面积的开放空间，用户可以按照需要自由划分出喜欢的空间。（3）工程质量可靠。由于预制装配式结构的各种部件都是在工厂中集中生产的，因此整体化程度越高，可以保证产品的生产质量，同时也能避免传统的施工技术和各种外界环境的制约[1]。在施工过程中，各部件按一定的顺序进行施工，具有较高的专业化水平和较好的施工质量。(4）环境友好，节约能源。大部分构件在场内加工，标准统一的生产流程能减少材料的损失；装配过程已基本淘汰了湿法式施工，前期工程完全采取装配式的方法，大大减少了建筑废弃物的产生；现在，除梁柱交接处的中心部分使用模板外，大部分都已经被淘汰，因此使用的木材数量大大减少。

2装配式建筑设计要求

装配式建筑设计应符合国家有关政策、法规和地方规范，在保证建筑功能和性能要求的基础上，运用模数化、标准化、集成化的设计思想，贯彻“少规格、多组合”的设计理念，把各种构配件、部件、结构与结构的衔接技术结合起来，建立合理、可靠、可行的施工工艺通用系统，以达到建筑的总体化目标。在设计时，遵循模数协调的原则，使建筑和部品模数协调，以达到模数的标准化设计，各种模块实现了模数协同原理的集成[2]。通过标准化的设计，把建筑构件按照功能特性进行组合，使构件间的标准化界面成为多层次的构件集成体系。通过一体化的设计，实现了主体结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内部安装系统的集约化。改善建筑的功能品质、质量精度和效率，使建筑一次完工，满足建筑设计需求。

3装配式建筑工程设计要点分析

3.1框架结构优化设计要点

在装配式预制房屋设计中，框架结构设计是一个重要环节，它与结构的整体稳定有着密切的关系，因此，对结构进行优化是设计单位必须重视的问题。然而，目前的框架结构还存在许多缺陷，这就要求设计者对其进行完善和优化。在框架结构设计时，应注意：①各部分的中线必须在同一竖直面内，并在设计中作清楚的说明；②在进行分段式设计时，应充分考虑进深、装配条件、连接缝等多种因素；③在对预应力构件的连接节点进行设计时，要确保节点的受力是合理的，并对最不利的受力面进行分析，以确保连接的稳定，提高结构的强度。

3.2建筑立面设计要点

（1）分割式的结构。装配式建筑的立面设计应按照平面功能的布置，将外部壁板、阳台等部件按单元分解。对于制造工艺比较困难的零件，最好别硬拆。第二部分是预制外墙单元的分解设计。预制墙体单元的拆分要按房屋的形态、墙板按结构柱与剪力墙的界限划分。为便于运输，可按每个预制墙板进行分段，有时还可将墙体与其他部分划分成一个整体，并按部件编号[3]。（2）使用标准部件。在工业化进程中，标准化部件的应用日益广泛。通过对标准部件的加工和精细的设计，可以提高建筑的外观效果。需要注意的是，在立面设计中，通常会将相同的要素按一定的规律进行反复排列，然后对标准件进行预制化、颜色的处理，从而加强建筑的节奏感。标准部件的公差需要结合具体尺寸大小来确定，但必须符合《装配式建筑技术标准》中的规定，详见表1。（3）使用非标准部件。在装配式结构中，如梁柱、剪力墙、楼板等，通常是固定的，适用于大规模的生产。建筑立面和室内装饰通常使用非标准的构件，并要求进行少量定制。

3.3梁柱节点设计要点

焊接或采用完全熔融的坡口，根据节点、衬砌结构，在翼缘的两边分别设置支护；在梁的腹板下面，上部、中部和下部会呈现出一个扇形的角。然后，依据结构中的钢梁结构，在梁岩板上可采用扇形角构件，端部连接形式为圆弧，并加入点焊；在设计规范中，以达到设计规范为主导，促进梁柱连接。对钢结构的焊缝连接，可以采用斜焊，当钢板厚度小于1.6mm时，采用双面胶焊。当焊缝处的厚度超过5mm时，就必须要达到钢材的强度和硬度，在钢板厚度达到1.6mm之后，再用K形的切口进行焊接，特别是在钢板厚度达到3mm的时候，需要对钢材进行预热和后热处理。

3.4环境适应性设计要点

目前，建筑行业对绿色设计的关注日益增加，因此，在建筑设计中，必须采取一些措施，以改善环境的适宜性，将绿色设计思想贯彻到建筑设计中。其次，在项目设计时，要充分利用项目现场周围的环境资源。在此过程中，设计师首先要了解建筑周边的气候、环境状况，掌握其特征，并进行科学的选址；合理确定建筑的朝向，改善建筑的通风、采光状况，降低建筑的采暖、空调、照明等能耗。在使用环境资源的过程中，设计人员可以使用能量回收装置和能量转化装置来获得所需要的资源，使环境资源得到最大程度的发挥，增强了绿色设计的作用。

3.5多专业协同设计要点

预制件的制造水平要求较高，例如内部钢筋、雨水管道等都是按照项目的要求在工厂内提前进行制作。而对于预制件的深入设计，则要求建筑、结构、机电等专业的专业人士共同合作，才能有效地解决各个专业之间的矛盾，从而保证工程的正常进行。在多专业协作设计中，BIM技术可以灵活运用，通过模型分析，更直观地对各个专业进行评估，能直观地发现问题，并进行有效的协调。当某个专业的参数发生变化时，可以根据这些参数的变动进行相应的调整，从而减少设计者的工作量[4]。在各个专业协作的基础上，设计单位要主动与施工方、构件生产方等参与方进行协调。设计者要深入工厂进行现场调查，了解生产情况，并结合当前的发展情况，进行合理的资源分配和设计。比如，工厂的吊装埋件采用带螺纹的套管，在设计中尽量避免使用吊环、吊钉作为吊件，如果采用了则会导致厂家重新进行招标、采购工作，使工程造价增高，工期延长，影响装配工程的顺利实施。

4装配式建筑工程设计应用分析

某装配式房屋建筑面积约9500m2，共有13层，根据当地的具体情况，采取了SP叠合板预制剪力墙系统，实现了房型的组合，在外观上采取了横向和纵向的布局。本文以此种新型的装配式住宅项目为实例，对具体的设计工作进行探讨。

4.1建筑形式的合理选择

本工程采用SP叠层预应力剪力墙，结构简单，可迅速组装，节约场地；楼间距大，可以营造大面积的室内空间，便于空间的灵活划分。采用预制反打式砌体夹心保温，外墙为预制混凝土，楼顶为预应力混凝土，楼梯、阳台、雨棚均为预制混凝土。集外墙、保温、门窗于一体的预制混凝土夹心保温墙体，解决了常规建筑中经常出现的各种渗漏问题，充分体现了建筑的高度一体化。

4.2户型组合设计

户型组合设计是一种灵活多变的组合形式，是装配式建筑最具代表性的设计方法。在装配式住宅中，房型组合的设计方法有两种：（1）单元定型组合一般采用固定结构的单元模块或拆分为一种或两种形式。将两套独立的户型结合在一起，形成一个巨大的空间，将中央的储物空间分开，让它成了一个内部的走道，将一个厨房变成一个卧室。（2）以户为单位进行灵活的空间分割，一般是借用轻质隔墙二次分割的，其承重墙一般与分户墙的隔声、防火功能相符，因此本工程采用“户”作为组合单元，其限制在于房型的变动不够灵活[5]。卫生间、厨房等由于地板上有孔洞等原因，在建筑单位中保留原来的位置，将原来的书房和客厅隔开，将书房改造成了餐厅，并在中央设置了一个活动电视柜。实现了大开间、自由分隔的居住概念，达到了很好的减噪隔振作用，极大地改善了居住环境的舒适性。

4.3建筑立面设计

此装配式建筑结构的外观设计是横向和纵向的组合。房屋的横向布局分为预制的外墙、窗户、阳台、女儿墙，利用隔断进行分层划分。在垂直构图中，利用凸起的预制件进行有规则的竖直重复，在平面的外立面露台形成一个凸出的部分，将外立面分成了一个由露台构成的竖向结构。房屋的细节是建筑的一个主要部件，其外观受到生产模式的限制，所以更重视细节的改变。在装配式建筑的细节处理中，采用预制阳台、楼梯、雨篷、女儿墙等。

4.4附属结构设计

在本工程的附属结构构造设计中，以补强板构造作为案例，在装配式结构设计时对梁柱节点设计进行了控制。在不符合结构件抗剪要求时，要在柱腹板的梁柱衔接点上来加厚，应对H形的钢材截面构造加焊铁板来连接[6]。在铁板边缘位置处，使伸出来的加筋肋超出15cm。在衔接铁板焊接工作中，以大于5mm的角焊接缝作为主体，使柱圆角焊缝实现对接。站在成本管理的维度上来研究，在装配式结构使用中，要根据相关设计特点，重点研究成本管控，在安装操作中使用合理方法，进而达到成本最优。尤其是装配式钢结构的设计，要以预制钢构件图纸为准，将工艺、尺寸的部件设计作为主体，以促使钢构件尺寸更加精准化、合理化、个性化。

5结语

在科技飞速发展的今天，装配式建筑的建造方式，主要是根据有关的设计对预制件进行组装，使其更好地满足用户的实际功能要求。在装配式结构设计时，需要全面把握每一个构件的设计要点，不仅要保证具有较强的承载能力，还要不断优化设计环节，最大程度确保装配式建筑的整体设计质量。

参考文献：

[1]胡秀俊,方鲁兵,魏晋晋.BIM技术在某高层装配式建筑深化设计与施工中的应用分析[J].工程与建设,2022,36(05):1450-1453.

[2]李硕.探析装配式建筑结构体系设计要点及其发展趋势[J].房地产世界,2022(05):52-54.

[3]朱晔鹏,高云硕,王向军.装配式建筑结构体系设计要点及其发展趋势探讨[J].中国住宅设施,2021(10):115-116.

[4]李光,刘伟.绿色建筑理念在装配式住宅建筑设计中的应用分析[J].陶瓷,2022(03):157-159.

[5]尚天娇.装配式建筑结构设计中的剪力墙结构设计[J].佛山陶瓷,2022,32(10):84-86.

[6]周炯.装配式建筑结构设计中剪力墙结构设计的运用研究[J].科学技术创新,2022(31):102-105.

作者：赵亮 单位：酒泉市建筑设计院有限责任公司